CN102777709A - 一种井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，该管道的管体由若干层纤维缠绕层构成，所述纤维缠绕层是由浸渍了热固性树脂的纤维缠绕而成，缠绕角度5～90度，且相邻纤维缠绕层之间的缠绕角度相差20～60度；管体中热固性树脂总含量为35～45%，管体内表面的热固性树脂含量高于且逐渐过渡到管体外表面的热固性树脂含量。该管道无需制作内衬层，同时具有较高的环向强度和轴向强度，特别适合于在一些需要将管道垂直使用的领域，如油田井下用管等。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维缠绕管道，特别是一种井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道。
背景技术
纤维增强热固性树脂管道以其优异的耐腐蚀性能和优良的力学性能广泛应用于石油化工、电力、市政改造等领域。在一些需要管道垂直使用的领域，如作为油田井下用管或在一些复杂地形处的地面管线，要求管道在具有较高的环向强度的同时还要求具有较高的轴向强度。通常，纤维缠绕增强的热固性树脂管道，可增大缠绕螺旋角的角度，得到环向强度较高、承压能力高的管道，但轴向强度则较低；如若以小角度缠绕，管道的轴向强度虽得以提高，但又很难满足环向强度和承压能力的要求。
为解决上述问题，现有的方案是采用在内衬芯管外缠绕螺旋角度较小的纤维增强玻璃钢层，以内衬芯管来弥补管道环向强度的不足，同时以缠绕小角度纤维增强玻璃钢层提高管道的轴向强度。
发明内容
本发明的目的是解决现有纤维缠绕管道无法同时达到较高环向强度和轴向强度的缺点，提供一种环向强度和轴向强度均较高的纤维缠绕增强热固性树脂管道。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种纤维缠绕增强热固性树脂管道，该管道的管体由若干层纤维缠绕层构成，所述纤维缠绕层是由浸渍了热固性树脂的纤维缠绕而成，缠绕角度5～90度，且相邻纤维缠绕层之间的缠绕角度相差20～60度；管体中热固性树脂总含量为35～45%，管体内表面的热固性树脂含量高于且逐渐过渡到管体外表面的热固性树脂含量。
进一步，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维和尼龙纤维中的至少一种。
进一步，管体内表面的热固性树脂含量比管体外表面的热固性树脂含量高15～25%。
进一步，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂或环氧树脂。
进一步，所述缠绕角度为15～86度。
应根据实际使用需要调整管体纤维缠绕层的缠绕角度和厚度，纤维缠绕层的缠绕角度小于54°时有利于提高管体的轴向拉伸强度，缠绕角度大于54°时有利于提高管体的环向强度，一般由内向外先按小角度缠绕再按大角度缠绕，各纤维缠绕层的厚度是最薄纤维缠绕层厚度的1～3倍。
提高树脂的含量有利于提高光滑度和耐腐蚀性，因此，采用管体内表面的热固性树脂含量高于且逐渐过渡到管体外表面的热固性树脂含量，一方面管体内表面树脂含量高可以减少管体内流体的摩擦阻力，提高产品的水力学性能；另一方面可以提高产品的防渗漏和耐腐蚀性能。
本发明无需单独制作用于防腐的内衬芯管，可以简化工艺，提高制作效率，在保证较高的环向强度的同时还能提供足够的轴向强度，特别适合于在一些需要将管道垂直使用的领域，如油田井下用管等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。
所用热固性树脂可采用不饱和聚酯树脂（如金陵帝斯曼生产的间苯树脂A400-97）或环氧树脂（如南通星辰合成材料有限公司生产的双酚A型环氧树脂）。管体中树脂均为在线固化，即在纤维进行缠绕的同时对树脂进行加热固化，固化温度170-190℃。
实施例1
一种纤维缠绕增强热固性树脂管道，其管体是由经过浸渍不饱和聚酯树脂或环氧树脂后的玻璃纤维在管道缠绕机上进行缠绕得到，先按15°的缠绕角度缠绕形成第一纤维缠绕层，再按54°的缠绕角度缠绕形成第二纤维缠绕层，这两种不同缠绕角度的纤维缠绕层厚度比为1:1，在纤维缠绕装置上调整纤维张力、刮胶量等使管体中树脂含量由管体内表面的45%（质量）线性递减至外表面的25%（质量），在整个管体中树脂含量为35%。
实施例2
一种纤维缠绕增强热固性树脂管道，其管体是由经过浸渍环氧树脂后的玻璃纤维在纤维缠绕装置上进行缠绕得到，缠绕时，先按15°的缠绕角度缠绕形成第一纤维缠绕层，再按54°的缠绕角度缠绕形成第二纤维缠绕层，最后按86°的缠绕角度缠绕形成第三纤维缠绕层，第一、二、三纤维缠绕层的厚度比为2：1：1，管体中树脂含量由管体内表面的60%（质量）线性递减至中间层的35%（质量），再线性增加至外表面的45%（质量），在整个管体中树脂含量为43%。
实施例3
一种纤维缠绕增强热固性树脂管道，其管体由经过浸渍环氧树脂后的碳纤维在纤维缠绕装置上进行缠绕得到，缠绕时，先按45°的缠绕角度缠绕形成第一纤维缠绕层，再按80°的缠绕角度缠绕形成第二纤维缠绕层，所形成的第一纤维缠绕层与第二纤维缠绕层的厚度比为3：1，管体中树脂含量由管体内表面的65%（质量）线性递减至中间层的35%（质量），再线性增加至外表面的40%（质量），在整个管体中树脂含量为45%。
实施例4
一种纤维缠绕增强热固性树脂管道，其管体由经过浸渍不饱和聚酯树脂后的玻璃纤维在纤维缠绕装置上进行缠绕得到，缠绕时，由内向外依次按缠绕角度为15°、54°、30°、86°得到四种不同缠绕角度的纤维缠绕层，且纤维缠绕层的厚度比为2:1:2:1，管体中树脂含量由管体内表面的45%（质量）线性递减至外表面的30%（质量），在整个管体中树脂含量为37%。
Claims (5)
1.一种井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，其特征在于：该管道的管体由若干层纤维缠绕层构成，所述纤维缠绕层是由浸渍了热固性树脂的纤维缠绕而成，缠绕角度5～90度，且相邻纤维缠绕层之间的缠绕角度相差20～60度；管体中热固性树脂总含量为35～45%，管体内表面的热固性树脂含量高于且逐渐过渡到管体外表面的热固性树脂含量。
2.根据权利要求1所述井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维和尼龙纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1所述井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，其特征在于：管体内表面的热固性树脂含量比管体外表面的热固性树脂含量高15～25%。
4.根据权利要求1所述井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，其特征在于：所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂或环氧树脂。
5.根据权利要求1所述井下用纤维缠绕增强热固性树脂管道，其特征在于：所述缠绕角度为15～86度。
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